Gesteinsbohren

Gesteinsbohren. Das G. bezweckt die Herstellung von Bohrlöchern zur Aufnahme von Sprengstoffen, die zur Explosion gebracht die Gesteinslösung bewirken. Mit Rücksicht auf die Kostenminderung wird man die Herstellung der Löcher auf das geringste zulässige Maß beschränken und die Hauptarbeit den billigeren Sprengstoffen überlassen. Die Bohrarbeit kann durch Handkraft, Handkraftmaschinen und Elementarkraftmaschinen erfolgen; je nachdem das Bohren hauptsächlich durch Schlag-, Stoß- oder Dreharbeit bewerkstelligt wird, unterscheidet man Schlag-, Stoß- und Drehbohren.

1. Schlagbohren.

a) Handbohrarbeit. Die Vorwärtsbewegung des Bohrers erfolgt durch Schlag mit einem Hammer, »Bohrfäustel« genannt. Nach jedem Schlag wird der Bohrer um einen bestimmten Winkel, der mit der Gesteinsfestigkeit abnimmt, gedreht oder umgesetzt, damit er stets eine andere Stelle der Bohrlochsohle trifft und unrunde Löcher vermieden werden. Der Bohrer hat meist die einfache Meißelform; seltener Kreuz- oder Z-Form (Abb. 227) in der K den Bohrerkopf bezeichnet, dessen Breite l größer ist wie der Schaftdurchmesser d, um der Abnutzung Rechnung zu tragen und Platz für das Bohrmehl zu schaffen. Der Winkel der Meißelschneide schwankt von 70° bis 100°, je nach der Gesteinsfestigkeit. Der Schaft erhält achteckigen Querschnitt, um das Umsetzen durch die Hand des Arbeiters zu erleichtern. Die Bohrerlänge L ist von der Lochtiefe abhängig. Man unterscheidet in der Regel ein- und zweimänniges Bohren; beim ersteren hält ein Mann den Bohrer mit der linken Hand und schlägt mit dem Fäustel (Abb. 228) in der rechten Hand; beim letzteren hält ein Mann den Bohrer, der zweite Mann schlägt mit dem Fäustel (Abb. 229); in diesem Falle wird von Zeit zu Zeit im Halten des Bohrers und Schlagen mit dem Fäustel gewechselt. Beim einmännigen Bohren wiegen die Stahlbohrer 1–3 kg, die Fäustel 2–4 kg; beim zweimännigen die Bohrer 2–6 kg, die Fäustel 3–8 kg. Mit Zunahme der Bohrlochstiefe müssen die Bohrer länger und wegen der durch die seitliche Abnutzung unvermeidlichen konischen Lochform dünner gehalten werden. Die größte Tiefe der von Hand gebohrten Löcher ist wegen des zunehmenden Bohrergewichtes beschränkt, sie beträgt etwa 1∙25 m; die geringste Bohrerstärke kann zu 20 mm, die größte Lochweite zu 45 mm angenommen werden. Durch Einspritzen von Wasser in das Bohrloch wird Kühlung und daher langsamere Abnutzung des Bohrers, Vermeidung des schädlichen Bohrstaubes sowie wegen leichteren Ausweichens des teigförmig gewordenen Bohrschmandes ein besserer Angriff der Bohrschneide auf der Lochsohle erreicht. Bei abwärts gerichteten, fallenden Löchern ist aus letzterem Grunde das Einspritzen von Wasser zur Bildung des Bohrschmandes, der der Bohrerschneide ausweicht, wichtiger wie bei steigenden Löchern wobei das Bohrmehl von selbst herausfällt. Der Bohrschmand oder das Bohrmehl muß, sofern es nicht selbst herausfallt von Zeit zu Zeit mittels des Raumlöffels oder Krätzers herausgeholt und die Lochsohle freigelegt werden. Die in der Minute zu erreichende nutzbare Lochtiefe hängt von der Festigkeit des Gesteins, der Geschicklichkeit des Bohrhäuers und der Lage des Bohrloches ab.

b) Maschinenarbeit. Zweckmäßige Schlagbohrmaschinen sind hauptsächlich die Druckluftbohrhämmer. Sie werden entweder vom Arbeiter gehalten oder seltener mit einer Bohrsäule oder einem Gestell verbunden. Im ersteren Falle werden sie tunlichst leicht gebaut, mit einem Gewichte von 9–18 kg; im letzteren beträgt ihr Gewicht 35–45 kg. Die vom Arbeiter gehaltenen leichten Bohrhämmer, haben ausgedehnte Verwendung gefunden.

Die Wirkung der Bohrhämmer besteht darin, daß der im Zylinder hin- und herbewegte Kolben als Hammer auf den Bohrer schlägt, der mit der Maschine so verbunden ist, daß er nach jedem Hube um einen bestimmten Winkel gedreht wird; die Drehung erfolgt durch den Kolben in den eine Drallspindel eingreift. Über die Einzelheiten s. Literatur. Abb. 230 zeigt den Schnitt und Abb. 231 die Ansicht eines Bohrhammers der Maschinenfabrik »Westfalia« in Gelsenkirchen, a ist der Handgriff für den Arbeiter, b der Schlauch für die Zuführung der Druckluft. Abb. 232 zeigt die Handhabung des Bohrhammers durch den Arbeiter bei fallenden Bohrlöchern. Bei steigenden Löchern wird sie wesentlich schwieriger, da das Gewicht und die Stöße des Bohrhammers vom Arbeiter aufzunehmen sind. Die Bohrhämmer werden mit Druckluft von 3–6 Atm. Überdruck betrieben.

Die Wirkung des Bohrers, der Meißel, Kreuz- oder Z-Form ist die gleiche wie bei der vorher geschilderten Handbohrung. Zur leichteren Entfernung des Bohrmehles aus dem Loche verwendet man auch Schlangenbohrer oder solche mit vorstehenden schraubenförmigen Windungen, wie Abb. 233 zeigt. Auch Hohlbohrer für Luft- oder Wasserspülung sind aus diesem Grunde vereinzelt im Gebrauch. Die Handbohrhämmer, die im Erd- und Tunnelbau, auch im Bergbau vielfach Verwendung finden, sind besonders deshalb vorteilhaft, weil die Bohrlöcher in allen Lagen und Richtungen leicht gebohrt werden, daher günstige Sprengwirkung erzielt wird und wegen fehlender Stützen und geringen Gewichtes der Maschinen die Bohrarbeiten ohne vorherige Beseitigung sämtlichen Schuttes der vorhergegangenen Sprengung rasch wieder aufgenommen und der durch die Schutterung bedingte Zeitverlust auf das geringste Maß beschränkt werden kann. Im sehr festen Gestein ist das Ansetzen, namentlich bei wagrechten und steigenden Bohrlöchern infolge unzureichender Führung durch den Arbeiter und der verhältnismäßig geringen Schlagstärke schwierig und zeitraubend, auch sind die vom Arbeiter aufzunehmenden Rückstöße sehr groß und auf die Dauer schwer zu ertragen. Die Verbindung der Maschine mit einem Bohrgestelle oder mit Bohrsäulen wird selten gebraucht, da die Hauptvorteile des Handbohrhammers hiebei verloren gehen und in solchen Fällen die Verwendung von Stoßbohrmaschinen angezeigter erscheint. Den mit einem Dreifuß verbundenen Bohrhammer der Maschinenfabrik Westfalia zeigt Abb. 233.

Zweckmäßige Bohrhämmer werden hergestellt von den Maschinenfabriken Frölich u. Klüpfel in Barmen, Flottmann, Westfalia in Gelsenkirchen, R. Meyer in Mühlheim a. Rhein, Hoffmann in Eiserfeld, von der Duisburger Maschinenbauanstalt, von Ingersoll, Rand & Co., Montania u.s.w. In letzter Zeit sind Ausbrucharbeiten in Einschnitten und Vollausbrucharbeiten im Tunnel und selbst größere Stollenbauten mit Druckluft-Handbohrhämmer ohne Gestell ausgeführt und hierbei besonders günstige Ergebnisse erzielt worden.

Im 8135 m langen Hauenstein-Basistunnel ist im Mai 1913 im 5 m² großen, auf 8∙7 m² zu erweiternden Sohlstollen der Südseite mit 3 Druckluftbohrhämmern im Keuper (Mergel, Dolomite, Gipskeuper) ein mittlerer Tagesfortschritt von 11∙5 m und ein größter Tagesfortschritt von 14∙7 m erzielt worden, eine bishin im Tunnelbau noch nicht erreichte Leistung.

2. Stoßbohren.

a) Handbohrarbeit. Das Stoßbohren von Hand erfolgt in der Weise, daß eine entsprechend lange Bohrstange, die zumeist auf beiden Seiten mit Bohrköpfen versehen ist, um länger dauernde Benutzung zu ermöglichen, von dem Arbeiter mit beiden Händen gehalten und gegen das abzubohrende Gestein gestoßen wird; nach jedem Stoß muß wie beim Schlagbohren der Bohrer um einen von der Gesteinsfestigkeit abhängigen Winkel gedreht oder umgesetzt werden. Die Bohrer erhalten meist die Meißel-, auch Kreuz- oder Z-Form; aber größere Stärken und Längen wie die Handbohrer. Hierbei ist der Wirkungsgrad infolge Vermeidung der durch Rückzug des Fäustels und den Schlag verursachten Kraftverluste günstiger wie beim Schlagbohrer; jedoch ist die genaue Führung des langen und schweren Bohrers bei Herstellung wagrechter und steigender Löcher zur Erzielung zentrischer Stöße schwieriger wie beim Schlagbohren; daher wird das Stoßbohren von Hand verhältnismäßig selten und fast nur für fallende Löcher angewendet; dagegen finden die durch die Maschinen geführten Stoßbohrer zweckmäßigste Verwendung.

b) Maschinenarbeit. Die Stoßbohrmaschinen werden fast nur mit Druckluft oder elektrisch betrieben. Druckluft läßt sich auf größere Entfernung ohne nennenswerten Kraftverlust leiten, erhitzt die Maschinen nicht, was bei Dampf der Fall ist, und trägt zur Verbesserung der Luft im Tunnel- und Bergbau bei. Der elektrische Antrieb hat die Vorteile größeren Wirkungsgrades, dünner, biegsamer, in den engen Tunnel- und Grubenräumen leicht und sicher unterzubringender und billiger Kraftleitung, was namentlich bei großen Entfernungen der Bohrmaschinen von der Krafterzeugungsstelle von Vorteil ist. Druckwasser eignet sich für sehr rasch gehende Stoßbohrmaschinen nicht.

Stoßbohrmaschinen mit Druckluftbetrieb. Diese Maschinen führen die stoßende oder hin- und hergehende, die drehende oder umsetzende und die nach Erreichung der größten Hublänge erforderliche vorschiebende Bewegung aus; letztere erfolgt häufig nicht selbsttätig durch die Maschine, sondern von Hand des die Maschine bedienenden Arbeiters; man unterscheidet daher Maschinen mit selbsttätigen und mit Handvorschub; erstere sind länger und schwerer wie letztere. Die Stoßbohrmaschinen arbeiten zumeist nur mit Volldruck der zugeführten Luft; nur wenige sind für die Ausnutzung der Expansionsarbeit eingerichtet. Die Druckluft kommt nicht über 7 Atm. zur Verwendung, da höhere Pressungen mit unverhältnismäßig großen Kosten, Übelständen und Gefahren verbunden sind. Für den Tunnel- und Bergbau sind mit Rücksicht auf die engen Räume und die geringeren Kräfte, die die kleinen Bohrlöcher erheischen, wegen leichterer Beweglichkeit und Bedienung, häufiger die kurzen Maschinen mit Handvorschub wie die langen Maschinen mit selbsttätigem Vorschub, in Gebrauch. Einfacher, kräftiger Bau der Maschine sowie ein guter Schutz der einzelnen Teile gegen Staub und Nässe ergeben geringe Reparatursbedürftigkeit, daher länger dauernden gesicherten Betrieb und geringere Kosten.

Der Wirkungsgrad der Druckluft-Stoßbohrmaschinen ist allerdings ein verhältnismäßig geringer. Er setzt sich, von der Krafterzeugungsstelle ausgehend, zusammen aus den Wirkungsgraden des Kompressors, der Luftleitung und der Bohrmaschine und wird sich mit der Zweckmäßigkeit und Behandlung dieser Anlagen ändern. Die geringeren Einflüsse der Änderung der Wärmeverhältnisse und Höhenlage der Anlage können außer Betracht bleiben. Unter recht günstigen Verhältnissen wird man den Wirkungsgrad etwa mit

W = 0∙8 ∙ 0∙9 ∙ 0∙25 = 0∙18

annehmen können, wobei der Wirkungsgrad der Antriebsmaschinen des Kompressors noch nicht in Rechnung gezogen ist. Trotzdem werden die Druckluft-Stoßbohrmaschinen wegen der sonstigen Vorteile, namentlich im Tunnelbau den elektrisch angetriebenen und den mit Preßwasser betriebenen Drehbohrmaschinen mit Recht vorgezogen. Eine lange Stoßbohrmaschine der Bauart Ferroux zeigt Abb. 234. Sie hat ein Gewicht von 180–190, 2∙4 m Länge, 0∙2 m Breite und 0∙25 m Höhe; gebraucht 1∙5 l Luft von 4 Atm. Pressung für den Hub und macht 250–300 Stöße in der Minute. Diese Maschine hat vielfach Verwendung gefunden, wie namentlich beim Bau des Gotthard-, Arlberg-, Cochem-, Laveno-, Turchino-, Echarmeaux-, Carrito-, Roncotunnels u.s.w.

Von langen Maschinen mit selbsttätigem Vorschub sind u.a. noch zu nennen die Bauarten von Dubois François, Mac Kean Seguin, Segala, Blanchod, Welker, Gatti. Eine kurze Stoßbohrmaschine mit Handvorschub nach Bauart Frölich zeigt Abb. 235. Die Maschine hat bei 85 mm Zylinderdurchmesser nur 220 mm Hub 130 kg, bei 60 mm Zylinderdurchmesser und 170 mm Hub 70 kg Gewicht; sie hat im Berg- und Tunnelbau ausgedehnte Verwendung gefunden, wie u.a. bei den Kehrtunneln der Südrampe der Gotthardbahn, im Gravehalstunnel (Norwegen), Krähbergtunnel (Odenwald), Brandleitetunnel, Marientaltunnel. Die Ansicht einer Stoßbohrmaschine von Rud. Meyer-Mühlheim-Ruhr zeigt Abb. 236. Diese Maschinen werden mit Zylinderdurchmesser von 70–90 mm, Kolbenhub von 210–250 mm und Gewichten von 90–490 kg ausgeführt. Bei 4 Atm. Luftpressung beträgt die minutliche Hubzahl 330–400; die Länge der Maschine beträgt 1∙2–1∙5 m. Die Maschinen dieser Bauart haben vielfache Verwendung gefunden und auch auf der Nordseite des 14∙5 km langen Lötschbergtunnels (Schweiz) mit Erfolg gearbeitet. Es wurden dort mit 4–5 Maschinen von etwa 190 kg Gewicht, auf einem Bohrwagen mit Bohrern von 60–70 mm Durchmesser im 6∙2–7∙0 m² großen Sohlstollen geleistet: Hochgebirgskalk, Juli 1909 in 29 Tagen 310 m, täglich durchschnittlich 10∙7 m; Gastern Granit, April 1910 in 29 Tagen 259 m, täglich durchschnittlich 9∙0 m; Gastern Granit Oktober 1910 in 31 Tagen 262 m, täglich durchschnittlich 8∙5 m.

Die Zahl der zweckmäßigen und im Gebrauch stehenden kurzen Stoßbohrmaschinen mit Handvorschub ist eine beträchtliche; die Unterschiede in der Bauart sind jedoch nicht bedeutend. Von diesen Maschinen seien noch angeführt die Bauarten von: Duisburger Maschinenfabrik, Hoffmann, Korfmann, Maschinenfabrik Westfalia, Flottmann, Schwarz, Ingersoll & Rand, Schramm, Neill, Broszmann.

Die Bohrer der Stoßbohrmaschinen haben in der Regel die Meißel, Kreuz- oder Z-Form, aber größere Längen und Stärken wie die Handbohrer. Zur längeren Erhaltung der Schneiden und zur Vermeidung des lästigen Bohrstaubes wird Wasser in das Bohrloch gespritzt, das einem mitgeführten Behälter entnommen wird, in dem das Wasser durch die Druckluft unter Druck gehalten wird. Da diese Anlage umständlich ist, die Bohrarbeiten erschwert und verlangsamt, so wird hievon zumeist kein Gebrauch gemacht. Die Stoßbohrmaschinen werden nur in Verbindung mit einem Gestell verwendet. Während der Bohrung eines Loches ist eine Verschiebung des Gestelles untunlich; daher sind diese Maschinen mit selbsttätigem oder Handvorschub eingerichtet. Die Gestelle sind: der Dreifuß (Abb. 237) mit abnehmbaren Gewichten belastet; die trotzdem nicht ganz vermeidbaren Schwankungen bedingen größeren Arbeitsverlust, daher besser: die Spannsäule, die nur verwendbar ist, wenn Gesteinswände zum Einspannen in nicht zu großen Abständen vorhanden sind. Die Einspannung erfolgt mittels Schrauben Abb. 238 oder sicherer durch Druckwasser Abb. 239, das auf einen in der hohlen Säule verschiebbaren Plungerkolben wirkt und in einem Fußkasten der Säule selbst erzeugt wird. Die Bohrwagen werden in der Regel verwendet, wenn mehrere (4–6) meist lange und schwere Maschinen gleichzeitig arbeiten sollen. Während der Arbeit wird der Bohrwagen durch Abheben vom Gleis, auf dem er fahrbar ist, festgestellt und gegen Bewegungen gesichert. Abb. 240 zeigt einen beim Bau des Gotthard-, des Arlberg- und anderer Tunneln für 4–6 lange Ferrouxmaschinen mit selbsttätigem Vorschub, gebrauchten Bohrwagen. Abb. 241 zeigt einen Bohrwagen in Verbindung mit einer Spannsäule, wie er für die kurzen 4 bis 5 Meyer-Maschinen im Lötschbergtunnel verwendet wurde.

Stoßbohrmaschinen mit elektrischem Antrieb. Sie führen die gleichen Bewegungen aus wie die Maschinen mit Druckluftantrieb. Zurzeit sind in Verwendung:

1. Die Kurbelstoßbohrmaschine Siemens Schuckert und deren Verbesserung von Hauber.

2. Die Solenoidbohrmaschine der UEG.

Zu 1. a) Kurbelstoßbohrmaschine mit getrenntem Motor (Abb. 242). Das Gestänge mit dem der Bohrer fest verbunden ist, erhält durch die Kurbelwelle die hin- und hergehende Bewegung. Auf dem mit einem festen Ringe versehenen Gestänge befindet sich in einem Rahmen eine doppelte kräftige Feder, so daß bei rascher Bewegung des Gestänges die Wirkung eines Federhammers erreicht wird. Der Antrieb der Kurbel erfolgt durch eine elastische Welle (Stowsche Welle) (Abb. 243), die den seitlich stehenden leicht tragbaren Motor mit der Maschine verbindet. Umsetzung und Vorschub erfolgen wie bei den Druckluftstoßbohrmaschinen. Die Bohrmaschine hat ein Gewicht von etwa 90 kg, das auf der Welle sitzende Schwungrad etwa 20 kg. Der Kraftverbrauch bewegt sich von 1–2 P. S. Die Maschine mit dem Motorkasten und der empfindlichen Welle nimmt einen verhältnismäßig großen Raum in Anspruch; Aufstellung, Zerlegung und Förderung sind umständlich; in der Stoßwirkung steht sie den richtig angeordneten Druckluftbohrmaschinen nach.

Zu 1. b) Kurbelstoßbohrmaschine mit angebauten Motor (Abb. 244). Der Motor ist mit der Maschine, die gegenüber der vorbesprochenen Anordnung noch mehrfach geändert und verbessert ist, unmittelbar verbunden, wodurch das Gewicht der Maschine selbst erhöht, dagegen die Handhabung und Bedienung vereinfacht wurde. Die Maschine wird für 1 und 2 P. S. gebaut und wiegt etwa 150 kg. Der Wirkungsgrad des Bohrers bewegt sich von 0∙25 bis 0∙4. Diese Maschine wird für Bohrungen im Tunnel auf Bohrwagen mit Spannsäule (Abb. 245), oder auch auf einfachen Spannsäulen befestigt und hat bei neueren Bauten, im Karawanken-, Wocheiner-, Saarstein-, Hartberg- und zeitweise im Tauerntunnel Verwendung gefunden. Über die Ergebnisse der Bohrungen in den genannten Tunneln hat Schueller (s. Literatur) ausführliche Mitteilungen gemacht.

2. Die Solenoidbohrmaschine beruht auf der Erregung von Solenoiden mit pulsierendem Gleich- und Wechselströmen, durch die einem innerhalb der Solenoide frei beweglichen Eisenkerne eine hin- und hergehende, daher stoßende Bewegung erteilt wird; Umsetzung und Vorschub erfolgen wie bei den Druckluftbohrmaschinen. Die von der UEG. Berlin mit 2 Spulen und für Spannungen von 110–200 Volt gebauten Maschinen wiegen 90–150 kg, haben sich aber trotz ihrer Einfachheit für Dauerbetrieb nicht in dem Maße bewährt, daß sie zu größerer Verwendung gelangt wären. Über Verwendung und Leistung macht Heubach Mitteilungen (s. Lit.).

Druckluftbohrmaschinen mit elektrischer Kraftübertragung.

a) Die Druckluftstoßbohrmaschinen werden auch mittelbar elektrisch angetrieben, um lange, schwierig zu erhaltende und kostspielige Luftleitungen zu vermeiden. Das bedingt die Mitführung eines fahrbaren Kompressors, der elektrisch angetrieben und unmittelbar hinter den Bohrmaschinen aufgestellt wird. Zum besseren Ausgleich zwischen Verbrauch und Erzeugung der Druckluft wird ein fahrbarer Luftbehälter eingeschaltet. Diese Anlagen eignen sich im Stollen nicht, wegen der engen Räume und auch wegen der zeitraubenden und umständlichen Bewegungen der ganzen Anlage nach vollendeter Bohrung und vor Beginn der nächsten Bohrung. Eine solche Anlage, wie sie für Bohrarbeiten in offenen Einschnitten in Frage kommen kann und von R. Meyer-Mühlheim a. Ruhr vorgeschlagen wird, zeigt Abb. 246.

b) Elektrodruckluftbohrmaschinen, auch Pulsatormaschinen genannt, von denen besonders die Bauart »Temple-Ingersoll« bekannt geworden ist, sind Maschinen, die durch Preßluft in der Weise bewegt werden, daß durch einen Elektromotor a (Abb. 247) die Kolben einer Zweizylindermaschine b bewegt werden, und die hierbei abwechselnd zusammengedrückte und ausgedehnte Luft durch 2 Schläuche bei p₁ und p₂ unmittelbar der vorderen, bzw. hinteren Kolbenfläche der Bohrmaschine zugeführt wird. Näheres teilt Herbst (s. Literatur), mit. Es wird hierbei der Luftbehälter vermieden, doch muß immerhin der Wagen mit dem Elektromotor und dem Pulsator mitgeschleppt werden, was für einen beschleunigten Stollenbetrieb im Tunnelbau hinderlich ist; auch wurde beobachtet, daß diese Maschine an Schlagkraft den gewöhnlichen Druckluftbohrmaschinen nachsteht.

3. Drehbohren.

a) Handbohrarbeit erscheint nur für weiches Gestein zweckmäßig; sie findet im Erd- und Tunnelbau selten Verwendung.

Man bedient sich hierbei der spiralförmig gewundenen sog. Schlangenbohrer, die meist mit 2 Schneiden versehen sind. Der Bohrer wird entweder mit einem Querstück versehen, wie die Holzbohrer, oder mit einem kurbelartigen Handgriff, wobei dann das Kopfende gegen ein Bohreisen oder ein Brustblech gestützt wird. Außerdem sind Handkraftdrehbohrmaschinen ebenfalls für weiches Gestein fast nur im Bergbau im Gebrauch.

b) Maschinenbohrarbeit. Die in Frage kommenden Drehbohrmaschinen werden ausnahmsweise mit Druckluft, hauptsächlich aber mit

1. Druckwasser oder

2. Elektrizität betrieben.

Zu 1. Für die mit großen Kräften arbeitenden Drehbohrmaschinen ist Druckwasser, das bei geringem Arbeitsverlust ohne Gefahr unter hohen Druck gesetzt und dann zur Spülung des Bohrloches verwendet werden kann, besonders zweckmäßig. Von den mit Druckwasser betriebenen Drehbohrmaschinen hat hauptsächlich die Drehbohrmaschine, Bauart Brandt, Verwendung gefunden.

Diese Maschine führt 2 Bewegungen des Drehbohrers aus:

1. die vorschiebende und zurückziehende

2. die drehende.

Der mit der Maschine verbundene Bohrer wird mit großer Kraft an das Gestein gedrückt (hierbei die Druckfestigkeit des Gesteins überwunden) und dann in langsam drehende Bewegung versetzt, so daß bei der Form des gebrauchten Bohrers ein Ausbrechen oder Ausfräsen des Gesteins stattfindet. Der Bohrer (Abb. 248) ist ein Kernbohrer, mit 2, 3 oder 4 Zähnen von 6–10 cm äußerem Durchmesser aus bestem Tiegelgußstahl mit etwa 9000 kg Zugfestigkeit, so daß bei genügender Größe des Hohlraumes ein unzerstörter Kern im Bohrer verbleibt, der von Zeit zu Zeit entfernt werden muß. Wenn auch hierbei an Bohrarbeit gespart wird, so ist die Entfernung des Kerns mit Zeitverlusten verbunden, den man im Stollenvortrieb großer Tunnelbauten vermeiden will; daher werden in diesem Falle die Hohlräume so klein gemacht, daß ein geschlossener Kern darin nicht mehr verbleiben kann und die kleinen Gesteintrümmer durch das die Hohlbohrer durchfließende Wasser herausgeschwemmt werden und zwischen Bohrer und Lochwandung ohne weiteren Zeitaufenthalt ins Freie gelangen. Die Maschine, die, je nach Gesteinsfestigkeit, mit Wasser von 50–150 Atm. Druck arbeitet, stützt sich gegen eine lot- oder wagrecht befestigte mit Druckwasser betätigte Spannsäule, die für größere Stollenbohrungen und gleichzeitiger Verwendung mehrerer Maschinen zweckmäßig mit einem Wagen verbunden wird (Abb. 249), der ein rasches Zurückziehen der Maschinen nach fertiger Bohrung ermöglicht. Die Abb. 250 (s. Literatur Zschokke) gibt eine schematische Darstellung der Maschine. Das Andrücken des Bohrers an das Gestein, die Vorwärtsbewegung des Zylinders N erfolgt durch Druckwasser, das durch M zwischen die vordere Fläche des hohlen feststehenden Kolbens und die hintere Wand des ausschiebbaren Zylinders N, mit dem der Bohrer fest verbunden ist, gelangt. Gleichzeitig wird Druckwasser der hinteren Kolbenringfläche durch L und U zugeführt, damit durch die Differentialwirkung eine Regelung der Bewegung sowie der Rückzug des Bohrers ermöglicht wird. Die drehende Bewegung wird durch 2 beiderseits des Zylinders angeordnete und mit Druckwasser gespeiste Wassersäulmaschinen bewerkstelligt, deren Kurbeln Q eine Schnecke R bewegen, die in das mit dem Mantel T fest verbundene Schneckenrad S eingreift; der Mantel greift in Nuten des sonst frei verschiebbaren Zylinders ein, den er bei der Drehung mitnimmt. Das Abwasser der Wassersäulmaschinen wird durch P, den hohlen Kolben und durch V dem hohlen Bohrer zugeführt und dient zur Wegspülung der Bohrsplitter sowie zur Kühlung des Bohrers. Die Bohrer machen 5–8 Umdrehungen in der Minute; die Bohrlöcher werden in der Regel 1∙2 bis 1∙5 m tief gemacht. Die Maschine ist etwa 250 kg schwer, sie braucht 1–2 l Sek. Wasser und an Kraft je nach dem Wasserdruck der mit der Gesteinsfestigkeit erhöht wird, 10–30 PS. Der Wirkungsgrad kann mit 0∙08–0∙12 angenommen werden.

Das Wasser erhalten die Maschinen durch Leitungen von 50–150 mm D. Die Druckwasserleitung wird mit den Bohrmaschinen durch biegsame Kupferröhrchen, eiserne Gelenkrohre oder sog. Kettenschläuche (25–50 mm D.) verbunden.

Die Brandtsche Maschine hat nicht nur im Bergbau, sondern auch im Tunnelbau vielfache Verwendung gefunden, wie bei den Stollenbohrungen im Pfaffensprungtunnel (Gotthardbahn), Sonnsteintunnel, Brandleitetunnel, Ochsenkopftunnel, Arlbergtunnel (West), Roncotunnel, Suramtunnel (Kaukasus), Gravehalstunnel (Norwegen), Simplontunnel, Albulatunnel, Tauerntunnel.

In den letztgenannten 3 Tunneln sind im Stollen von 6–7 m² Querschnitt in 24 Stunden mit 2 Bohrmaschinen durchschnittlich 5–7 m aufgefahren worden, wobei Größtleistungen von 9 m erzielt wurden.

Die Vorteile der Brandtschen Maschinen bestehen in dem ruhigen, geräuschlosen Gang, in der Vermeidung des Bohrstaubes und der raschen Beseitigung des Bohrmehles, in der Herstellung weniger und großer Bohrlöcher, daher die Sprengstoffladungen konzentriert werden können, in der Dauerhaftigkeit und geringen Reparatursbedürftigkeit, dagegen die Nachteile in dem oft schwierig abzuleitenden Abwasser, in der Sperrigkeit und dem großen Gewichte, daher die Zeitversäumnisse zwischen den einzelnen Bohrangriffen recht groß ausfallen und in den großen Kosten der Anlage, so daß diese Maschinen in Hinkunft nur ausnahmsweise für bedeutende und rasch durchzuführende Bauten in sehr festem Gestein in Frage kommen dürften.

Zu 2. Elektrische Drehbohrmaschinen.

a) Maschinen mit getrenntem Motor der Siemens-Schuckertwerke.

Die mit einer zwischen die Gesteinswände einspannbaren Bohrsäule verbundene und mit einem spiralförmig gewundenen Bohrer versehene Maschine wird durch Vermittlung einer Kegelradübersetzung von einer biegsamen Welle betätigt, die von dem seitlich der Bohrsäule in einem tragbaren Kasten untergebrachten Elektromotor bewegt wird.

b) Maschinen mit angebautem Motor der Siemens-Schuckertwerke und der allgemeinen E.-G. Berlin.

Der Motor sitzt unmittelbar auf der Maschine, wodurch diese schwerer wird, allein die empfindliche Welle und der Motorkasten entfallen, wodurch die Handhabung noch erleichtert wird. Diese Maschinen finden hauptsächlich in wenig festem Gestein im Bergbau Verwendung (s. Literatur).

Über die nicht für Sprengarbeiten, sondern für Tiefbohrungen gebrauchten Bohreinrichtungen s. Art. Tiefbohren.

Literatur: Dolezalek, Über Bohrmaschinenarbeit im Gotthardtunnel. Hann. Ztschr. 1878. – Dolezalek, Bohr- und Sprengarbeit. Lueger, Lexikon der ges. Technik. 2. Aufl. – Dolezalek, Der Tunnelbau. I. T. Gewinnungsarbeiten. Hannover 1890. – Hannack, Tunnelbau in der Geschichte der Eisenbahnen Österreich-Ungarns. Wien 1908. – Heine, Die maschinelle Bohrung im Bosrucktunnel. Österr. Wschr. f. öff. Bdst. 1906. – Heise und Herbst, Lehrbuch der Bergbaukunde. Berlin 1908. – Herbst, Gesteinsbohrmaschinen u. ihre neuere Entwicklung. Ztschr. dt. Ing. 1910. – Herzog, Der Bau des Karawankentunnels. Elektr. Bahnen u. Betriebe 1905. – Heubach, Elektr. Solenoid-Stoßbohrer für hartes Gestein. Ztschr. dt. Ing. 1901. – Höfer, Taschenbuch für Bergmänner. Leoben 1911. – Hofer, Perforatrices à commande pneumatique, hydraulique ou électrique. Gén. civ. 1910. – Ilgner, Kurbelstoßbohrmaschine. Berg- u. hüttenm. Rdsch. 1908. – Mackensen, Der Tunnelbau. Hb. d. Ing.-W. 3. Aufl. Leipzig 1902. – Perl, Die elektrischen Anlagen u. Stoßbohrmaschinen am Karawankentunnel, Ztschr. d. Österr. Ing.-V. 1904. – Riedler, Über Gesteinsbohrmaschinen. Bericht über die Weltausstellung in Philadelphia. Wien 1877. – Schulz, Gesteinsbohrmaschinen. Hb. d. Ing. W. Leipzig 1885. Schueller, Über maschinell betriebene Gesteinsbohrungen. Ztschr. d. Österr. Ing.-V. 1909. – Sorgo, Die Stoßbohrmaschinen mit elektrischem Antrieb. Österr. Ztschr. f. Berg- u. Hüttenw. 1904. – Stapff, Über Gesteinsbohrmaschinen. Stockholm 1869. – Zschokke, Sprengarbeit beim Bau des Simplontunnels. Zürich 1905.

Dolezalek.

Abb. 227.

Abb. 228 u. 229.

Abb. 230.

Abb. 231. Druckluft-Bohrhammer.

Abb. 232.

Abb. 233. Bohrhammer mit Dreifuß der Maschinenfabrik Westfalia.

Abb. 234. Stoßbohrmaschine Bauart Ferroux.

Abb. 235. Stoßbohrmaschine Bauart Frölich.

Abb. 236. Stoßbohrmaschine Bauart Meyer.

Abb. 237. Bohrmaschine auf Dreifuß montiert.

Abb. 238. Bohrmaschine an Spannsäule.

Abb. 239. Bohrmaschine an Spannsäule.

Abb. 240. Bohrwagen mit 4 Ferrouxmaschinen.

Abb. 241. Bohrwagen mit Meyer-Maschinen.

Abb. 242. Kurbelstoßbohrmaschine.

Abb. 243.

Abb. 244. Kurbelstoßbohrmaschine mit angebautem Motor.

Abb. 245. Bohrwagen mit Kurbelstoßbohrmaschine.

Abb. 246. Druckluftstoßbohrmaschine.

Abb. 247. Elektrodruckluftbohrmaschine.

Abb. 248.

Abb. 249. Bohrwagen mit Brandtscher Maschine.

Abb. 250. Bohrmaschine Bauart Brandt.